Nanocrystalline Zirconia Orthopedic Coating for Reduced Poyethylene Wear
用于减少聚乙烯磨损的纳米晶氧化锆矫形涂层
基本信息
- 批准号:7272187
- 负责人:
- 金额:$ 17.9万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2007
- 资助国家:美国
- 起止时间:2007-09-14 至 2008-11-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AdhesionsCeramicsCerealsChromiumCobaltDepositionDevelopmentEngineeringExhibitsFailureGoalsHardnessHip region structureImplantIonsJointsKneeMethodsMolybdenumOperative Surgical ProceduresOrthopedicsPhasePolyethylenePolyethylenesProcessPropertyResistanceSurfaceSystemTestingThickZirconiumionic bondnanonanocompositenanoscalephase changeprogramssizeyttriazirconium oxide
项目摘要
DESCRIPTION (provided by applicant): In this program a new zirconia coating will be developed for orthopedic applications. Ion beam assisted deposition will be used to grow a phase stabilized nanocrystalline zirconium oxide wear layer with a continuously-graded metallic/ceramic adhesion layer. In an articulating joint system pairing polyethylene wear surfaces with a hard, smooth metallic surface can minimize polyethylene wear. Zirconia has several properties that make it an excellent couple for wear resistance applications. Zirconia is extremely hard and, due to a unique phase change property, it exhibits "transformation toughening." Small cracks are pinched off before propagating. Phase stability will be achieved by incorporating yttria in the coating. Due to grain size in the nano-scale, Spire's zirconia will exhibit extraordinary hardness and a super-plasticity that will further increase toughness. Excellent adhesion of the wear layer to the substrate will be achieved with a continuously graded transition layer. This layer will present a pure metallic zirconium surface to the ion-cleaned CoCr substrate and will be gradually oxidized until the outer surface is mostly zirconium. The nano-crystalline zirconia wear layer will adhere to the transition layer through its native ionic bond.
In this program we will develop a new form of zirconium oxide suitable for orthopedic applications that, due to its hardness and smoothness, will minimize polyethylene wear debris. Minimizing orthopedic wear debris is critical because wear debris leads to aseptic loosening of the implant. This loosening is one of the leading causes of implant failure leading to revision surgery.
描述(由申请人提供):在此程序中,将为骨科应用程序开发新的氧化锆涂层。离子束辅助沉积将用于生长相位稳定的纳米晶型氧化锆磨损层,并具有连续级的金属/陶瓷粘附层。在表达的关节系统中,将聚乙烯磨损表面与坚硬,光滑的金属表面配对可以最大程度地减少聚乙烯磨损。氧化锆有几种特性,使其成为耐磨性应用的绝佳夫妇。氧化锆非常困难,并且由于独特的相变特性,它表现出“变形的变化”。在繁殖之前,将小裂缝捏住。相位稳定性将通过将YTTRIA掺入涂层中来实现。由于纳米尺度的晶粒尺寸,Spire的氧化锆将表现出极度硬度和超塑性,这将进一步增加韧性。通过连续分级的过渡层,将实现磨损层对底物的出色粘附。该层将向离子清洗的COCR底物呈现纯金属锆表面,并将逐渐氧化,直到外表面大部分为锆。纳米晶状体锆石磨损层将通过其天然离子键粘附在过渡层上。
在此程序中,我们将开发一种适用于骨科应用的新形式的氧化锆,由于其硬度和光滑度,它将最小化聚乙烯磨损碎屑。最大程度地减少骨科磨损至关重要,因为磨损碎屑会导致植入物的无菌性松动。这种松动是导致植入物失效的主要原因之一,导致翻修手术。
项目成果
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